.Forscher haben einen neuen Mechanismus entdeckt, der der Skelettverkleinerung und Asymmetrie der Emu-Flügel zugrunde liegt. Ihre Forschung zeigt, dass das Fehlen der distalen Muskelbildung zu einem Mangel an Mechanostress während der Entwicklung führt, was zu den beobachteten Knochenanomalien führt.
Diese Studie legt nahe, dass Variationen in der Bewegung von Embryonen und Föten im Laufe der Evolution eine bedeutende Rolle bei der Formung von Körperteilen spielen könnten.
Diese Erkenntnisse sind veröffentlicht In Naturkommunikation.
Der Emu ist ein flugunfähiger Vogel mit stark verkümmerten Flügeln. Die genauen Mechanismen hinter den morphologischen Veränderungen der Flügel sind jedoch weitgehend unbekannt. In dieser Studie konnte das Forschungsteam zeigen, dass die Skelettverkürzung der Emu-Flügel nicht nur durch eine Verkürzung, sondern auch durch eine asymmetrische Verschmelzung der Knochen gekennzeichnet ist.
Sie fanden heraus, dass diese Skelettanomalien auf eine mangelnde Muskelbildung in den distalen Flügeln zurückzuführen sind, was zu einer unzureichenden Bewegung während der Entwicklung führt, die für die Formung des embryonalen und fetalen Skeletts erforderlich ist.
Darüber hinaus entdeckte die Studie das Vorhandensein von Muskel-Progenitorzellen in Emu-Flügeln, die eine doppelte Identität aufweisen und Merkmale sowohl von aus Somiten stammenden Muskel-Progenitorzellen als auch von lateralen Plattenmesodermzellen vereinen. Diese Zellen erleiden während der Differenzierung in Muskelfasern einen Zelltod, was zu einem Versagen der Muskelbildung führt. Die Ergebnisse legen nahe, dass Unterschiede in der embryonalen und fetalen Bewegung die morphologische Entwicklung erheblich beeinflussen können.
Das Forschungsteam bestätigte, dass die Flügelknochen der Emus nicht nur verkürzt sind, sondern auch zwischen den einzelnen Individuen und sogar zwischen den linken und rechten Flügeln desselben Individuums erhebliche Unterschiede in Muster und Länge aufweisen. Dieses charakteristische Skelettmuster hängt mit der fehlenden Muskelbildung im distalen Bereich ihrer Flügel zusammen, was zu unzureichender mechanischer Belastung während der Knochenentwicklung führt.
Diese Studie unterstreicht die entscheidende Rolle, die embryonale und fetale Bewegungen nicht nur bei der Verlängerung von Skelettelementen, sondern auch bei der symmetrischen Strukturierung von Knochen spielen. Die Ergebnisse unterstreichen den erheblichen Einfluss, den unzureichende embryonale Bewegungen, insbesondere in Fällen von Muskelbildungsdefekten wie sie bei Emus beobachtet werden, auf die Skelettentwicklung haben können. Die Forschung legt nahe, dass Umweltfaktoren, die die embryonalen und fetalen Bewegungen beeinflussen, weitreichende Auswirkungen auf die morphologische Entwicklung und Diversifizierung haben könnten.
Diese Forschung hat gezeigt, welche tiefgreifenden Auswirkungen embryonale und fetale Bewegungen auf die Evolution der Skelettmorphologie haben können. In Zukunft will das Team untersuchen, wie Variationen in embryonalen und fetalen Bewegungen die Skelettentwicklung bei Wirbeltieren beeinflussen könnten. Diese Studie eröffnet neue Wege zum Verständnis der Rolle von Umweltfaktoren bei der Gestaltung der Evolution der Morphologie durch ihre Auswirkungen auf embryonale und fetale Bewegungen.
Weitere Informationen:
Die Immobilisierung als Folge des Zelltods von Muskelvorläuferzellen mit einer dualen transkriptionellen Signatur trägt zum Skelettmuster der Emu-Flügel bei, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52203-x